Dziwny świat pikseli

Dawno nie poruszałem żadnego tematu technicznego, więc pora to nadrobić. Dziś przyszedł czas na coś bardzo podstawowego, ale jednocześnie niezbędnego w pracy każdego fotografującego. A mowa o przedziwnym świecie pikseli.

Trochę historii

W epoce fotografii analogowej, kiedy światło przepływające przez obiektyw lądowało na powierzchni celuloidowej taśmy powleczonej materiałem srebrowym, było zupełnie inaczej niż dziś. Klisze, na których robiło się zdjęcia, były pokryte emulsją światłoczułą czyli zawiesiną drobnokrystalicznych światłoczułych soli srebra (halogenków) w żelatynie. Co za tym idzie, ułożenie cząstek światłoczułych było poniekąd przypadkowe. Mimo to, ich ilość była na tyle duża (były gęsto „upakowane”), że rejestrowany obraz był ciągły.
Wywołany film negatywowy przy pomocy powiększalnika rzutowano na światłoczuły papier, osiągając obraz w pożądanym rozmiarze. Podobnie sytuacja miała miejsce w przypadku slajdów – zależnie od umiejscowienia rzutnika względem ekranu można było osiągnąć obraz o różnej wielkości. I obraz ten był dobrej jakości.

Jak to wygląda dziś, czyli megapiksele

Dziś dominuje fotografia cyfrowa, która w przeciwieństwie do tej tradycyjnej, wszystko ma ułożone „pod linijkę”. Aparat fotograficzny to po prostu komputer, a ten wszystko musi otrzymać i obrobić w uporządkowanej formie cyfrowej. Dlatego materiałem światłoczułym jest matryca składająca się z ułożonych rzędami (lub jak kto woli – wierszami) receptorów światła. I tu wkracza prosta matematyka z „podstawówki”. Liczba punktów w kolumnie pomnożona przez liczbę punktów w wierszu da nam najczęściej przytaczaną i najbardziej charakterystyczną wartość wiązaną z fotografią cyfrową – liczbę megapikseli, czyli rozdzielczość matrycy aparatu.

Jak to działa?

Na jakiej zasadzie powstaje obraz z aparatu cyfrowego? W uproszczeniu można powiedzieć, że matryca to takie pudełko z ogromną liczbą maleńkich przegródek ułożonych w wiersze i kolumny. I każda przegródka, otrzymując porcję światła z obiektywu, zapisuje jego barwę. Dzięki temu, że takich przegródek są miliony, aparat jest w stanie zbudować z nich obraz o dużej liczbie szczegółów. Zdjęcie z aparatu cyfrowego wygląda jak zwyczajny obraz. Gdy jednak przyjrzysz się mu w dużym powiększeniu (najlepiej na monitorze), to okaże się, że są to po prostu kwadratowe, kolorowe punkty upakowane ciasno jeden obok drugiego.

Na początku swej historii aparaty cyfrowe miały po kilkaset tysięcy punktów światłoczułych, przez co obraz przez nie rejestrowany był bardzo daleki od oczekiwań i potrzeb. Były to tak naprawdę gadżety bez żadnego praktycznego zastosowania. Pierwsze lustrzanki, jakie trafiły „pod strzechy” i oferowały już naprawdę godne zainteresowania efekty pojawiły się dopiero na początku lat 2000-ych. Były to Nikon D70 oraz Canon 300d. Sam posiadałem i przez wiele lat używałem takiego Nikona, a zdjęcia z niego trzymam do dziś.

Duże i małe piksele

Jeszcze do niedawna producenci aparatów prześcigali się w liczbie megapikseli. Każdy kolejny aparat miał więcej niż poprzedni, a w reklamach producentów liczba megapikseli była najważniejszą daną techniczną podawaną na pierwszym miejscu. W pewnym momencie jednak okazało się, że 20-kilka milionów pikseli jest wartością optymalną dla większości zastosowań, a gonitwa za coraz większymi liczbami podnosi tylko niepotrzebnie koszty produkcji. Z drugiej strony okazało się, że nie tylko ilość punktów światłoczułych jest ważna, ale równie istotna jest wielkość tych punktów. Zasada jest prosta – im większy pojedynczy czujnik (piksel) tym więcej światła rejestruje i mniej trzeba wzmacniać sygnał. To z kolei powoduje mniejsze szumy i lepszą jakość obrazu przy wyższych czułościach. Dlatego warto pamiętać, że zasada „im więcej tym lepiej” w tej sytuacji nie zawsze się sprawdza. Ilość musi być optymalna i dostosowana do rozmiaru matrycy.

Rozmiary matryc

Kolejnym bardzo istotnym elementem pikselowej układanki jest rozmiar matrycy światłoczułej aparatu. Naszym punktem odniesienia będzie tzw. matryca pełnoklatkowa (FF- Full Frame). Jej wielkość odwzorowuje klatkę filmu małoobrazkowego, czyli 24x36mm. Kolejnym bardzo popularnym rozmiarem matryc jest tzw. APS-C, która jest trochę mniejsza od FF, ale i tak dosyć duża. Oprócz tego wielu producentów, szczególnie w mniejszych aparatach kompaktowych i hybrydowych umieszcza moduły światłoczułe znacznie mniejsze. Dlaczego o tym mówię? Bo praktyka nieubłaganie pokazuje, że im większa matryca, tym lepsza jakość obrazu.

Owszem, nowoczesna elektronika współczesnych aparatów wyposażona w wyrafinowane algorytmy pozwala osiągać bardzo dobre rezultaty z matryc mniejszych. Nie oszukujmy się jednak, najlepsza jakość obrazu, szczególnie przy wysokich czułościach ISO, to nadal domena aparatów o matrycach pełnoklatkowych. Oczywiście wszystko zależy także od zastosowań. Jeśli robisz zdjęcia zwykle w dzień i nie korzystasz z wysokich wartości ISO, to różnicy nie będzie. Jeżeli jednak celem jest fotografia nocna czy po prostu w trudnych warunkach, to im większa matryca, tym lepszy obraz wygeneruje.

Ślepienie w piksele

Na koniec spostrzeżenie – wiele osób często skupia się na oglądaniu swoich zdjęć pod kątem jakości na poziomie pikseli niż całości. Warto tu brać pod uwagę konkretne zastosowanie zdjęcia. Przykładowo, jeśli ma ono być pokazywane w Internecie, to i tak zostanie przeskalowane do wielkości monitora. Zdjęcie z matrycy o rozmiarze 24 megapikseli, mające wymiary 6000×4000 pikseli zostanie zmniejszone ponad 3-krotnie do rozmiaru 1920×1080 lub jeszcze bardziej. A co za tym idzie, w procesie skalowania każda grupa 9 sąsiadujących ze sobą pikseli zostanie uśredniona do jednego. Więc nawet mocno zaszumione zdjęcie czy troszkę nieostre będzie wyglądało dobrze. Oglądanie zdjęcia w powiększeniu 1:1 na monitorze ma za to duży sens jeśli będziemy mieć do czynienia z wydrukami wielkoformatowymi. Ale taką metodę prezentacji fotografii stosujemy jednak względnie rzadko…

Na zakończenie

Przez bardzo wiele lat korzystałem z aparatów z matrycami o rozmiarze APS-C, ale także z tych wyposażonych w FF (takiego używam w tej chwili). Różnica w jakości obrazu pomiędzy nimi nie jest aż tak wielka jak niektórzy na forach piszą. Gdybym dziś miał wybrać aparat, to nie zdecydowałbym się na pewno na taki, którego moduł światłoczuły jest mniejszy niż APS-C. A czy FF czy APS-C to zależałoby od innych czynników jak szybkostrzelność aparatu, bufor danych, działanie autofokusa i ostatecznie cel, do jakiego aparat miałby mi służyć. Warto wybierać świadomie i racjonalnie do potrzeb, a nie kierować się maksymalizacją jakości obrazu. Fotografia to układanka składająca się z bardzo wielu elementów i warto o tym pamiętać.

1 komentarz

    • Bogusław, 22 maja 2019, 22:17

    Odpowiedz

    Uwagi techniczne zawsze mile widziane. Nie ma zbyt mądrych, często są mędrkowie lub przemądrzali. Pozdrawiam, 🙂

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.